KR0156446B1 - 자기정열법에 의한 3극 필드 에미터 제조방법 - Google Patents

Abstract

3극 필드 에미터의 제조공정에서, 3극 필드에미터 제조공정의 단순화 및 열처리에 따른 에미터 팁의 손상을 방지하기 위해, 산화막 마스크를 사용하지 않고, 자기 정열법에 의해 3극 필드에미터를 제조함으로써, 공정이 단순하여지고, 열처리에 의한 팁의 손상을 방지할 수 있으므로, 성능이 뛰어난 소자를 제조할 수 있다.

Description

자기정열법에 의한 3극 필드 에미터 제조방법

제1도는 종래의 3극 필드에미터를 제조하는 일반적인 제조공정을 순차적으로 나타낸 정단면도.

제2도는 본 발명의 자기정열법에 의한 필드 에미터의 제조공정을 순차적으로 나타낸 정단면도.

제3도는 본 발명의 또다른 실시예의 자기정열법에 의한 필드 에미터의 제조공정에서 리프트오프에 의한 3극 필드 에미터의 제조공정을 순차적으로 나타낸 정단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 실리콘기판 2 : 실리콘 산화막층

3 : 포토레지스트 4 : 게이트 전극층

5 : 절연층

본 발명은 3극 필드 에미터의 제조 방법에 관한 것으로 특히, 자기정열법을 사용하여 공정을 보다 단순하게 하고 신뢰도 있는 팁 에미터를 제조할 수 있는 자기 정열법에 의한 3극 필드 에미터의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 3극 필드 에미터를 제조하는 방법에 따르면, 실리콘 기판 상부에 실리콘 산화막을 만들어, 상기 실리콘 산화막과 실리콘 기판의 소정부분을 식각하여 팁을 형성하고, 상기 팁의 상부를 보다 날카롭게 하기 위해 열산화 방법으로 샤프닝(Sharpening) 산화막 형성공정을 수행하게 된다.

그러나, 상술한 종래의 3극 필드 에미터 제조 공정에서는 산화막 마스크 및 샤프닝 산화막을 위하여 열산화법을 사용해야 하므로, 제조공정 시간이 많이 소요되고, 또한 게이트 산화막 층을 증착할 때, 그 방법에 제약이 따르는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 3극 필드 에미터 제조공정에서 산화막 마스크를 사용하지 않고 자기 정렬방법에 의해 제조함으로써, 그 제작 공정이 단순하여 지고, 열처리에 의한 에미터 팁의 손상을 방지하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기판 상부에 제 1 포토레지스트층을 코팅한 후, 제 1 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 상기 마스크 패턴 하부의 기판의 소정부분을 식각하여 팁을 형성하는 단계와, 상기 팁 상부에 제 2 포토레지스트층을 코팅한 후, 제 2 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 전체구조 상부로부터 절연층과 게이트 전극층을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 절연층 상부에 제 3 포토레지스트층을 코팅한 후 소정의 제 3 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 상기 마스크 패턴 하부의 게이트 전극층과 절연층을 순차적으로 식각하는 단계를 포함하는 자기 정열법에 의한 3극 필터에미터 제조방법을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면으로 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

제1a도 내지 1f도는 종래의 3극 필드 에미터를 제조하는 일반저거인 제조공정을 순차적으로 나타내기 위한 정단면도로서, 먼저 제1A도에 도시한 바와 같이 실리콘 기판(1) 상부에 실리콘 산화막층(2)을 형성하고 그 상부에 포토레지스트 층(3)을 형성한다.

그후 제1b도에서와 같이, 포토레지스트 층(3)의 마스크 패턴을 형성하여, 그 하부의 실리콘 산화막 층(2)을 식각한다.

계속하여 하부의 실리콘 기판(1)을 건식 식각 및 습식 식각 방법으로 식각한 후 제1c도에서와 같이 팁을 형성한다.

다음에, 팁의 윗 부분을 보다 날카롭게 하기 위하여, 열산화 방법으로 샤프닝 산화막(2')을 제1d도에서와 같이 형성한다.

그 후, 제1e도와 같이 진공 증착기를 이용하여 절연층(5)과 게이트 전극층(4)을 형성한다.

최종적으로 제1f도에서와 같이 샤프닝 산화막(2')과 실리콘 산화막 층(2)을 건식 및 습식 식각 방법으로 식각하여 3극 필드 에미터를 완성한다.

그러나, 상술한 종래의 제조방법에 따르면 산화막 마스크 및 샤프닝 산화막을 위하여 열산화법을 사용해야 하므로, 제조 시간이 오래걸리고 게이트 산화막 층을 증착할 때 그 방법에 제약이 야기되었다.

본 발명은 자기정렬 방법으로 3극 필드 에미터를 구성하는 것으로, 그 구조는 실리콘 기판위에 팁을 형성하고 그 주위에 절연층과 게이트 전극을 증착한 것이다.

그 한 실시예를 제2a도 내지 2g도로 살펴보면 다음과 같다.

사진식각법 또는 다수의 리소그라피(lithography) 방법에 의해 제2도의 제2a도 및 제2b도와 같이 실리콘 기판(1)위에 패턴(3)을 형성한다. 그리고 건식 또는 습식식각 방법으로 실리콘 에칭(etching)을 하여 제2c도 같이 팁(tip)을 형성한다. 완성된 팁 위에 제2d도와 같이 사진식각공정으로 패턴(3)을 형성한다. 그 상부에 여러가지 증착방법으로 절연층(5)을 형성하고, 그 상부에 게이트 전극(4)을 증착하면 제2e도 같이 된다.

다음으로 팁 위의 부분에 있는 게이트 전극(4)과 절연층(5)을 식각하기 위해서 그 위에 포토레지스트 층을 다시 코팅한 후 원하는 패턴(3)을 형성한다(제2f도).

이후 건식 식각 방법으로 게이트 전극(4)을 식각한 후, 습식 식각 방법으로 절연층(5)을 식각한다. 다음에 패턴(3)을 포토레지스트 제거 용액에 넣어 제거하면, 최종적으로 제2g도와 같이 자기 정렬 방법에 의한 3극 필터 에미터가 완성된다. 제2f도에서, 게이트 전극(4)과 패턴(3) 사이의 절연층의 두께는 0.5μm∼1.0μm이다. 다음에 본 발명의 또다른 실시예의 공정을 제3a도 내지 3g도의 리프트오프 방법에 의해 필드 에미터를 제조하는 공정을 나타내면 다음과 같다. 여기서, 제3d도까지는 상술한 제2d도의 공정과 일치한다. 그후, 제3e도와 같이, 전체구조 상부에 절연층을 증착하고 그 위에 포토레지스트 층을 코팅하고 원하는 패턴(3)을 만든다. 다음에 게이트 전극층(4)을 증착한 후 포토레지스트 층과 상부의 게이트 전극층(4)을 제거하면 제3f도와 같이 되고, 계속하여 절연층(5)을 식각하면 제3g도와 같은 완성된 소자를 만들 수 있다. 제3f도에서, 게이트 전극(4)과 패턴(3) 사이의 절연층의 두께는 0.5μm∼1.0μm이다.

본 발명에서 제시한 자기정열법으로 제조된 3극 팁 에미터는 게이트 전극과 음극 팁 에미터 사이의 전계에 의해 전자를 방출시키는 소자이다.

본 발명의 효과는 종래의 팁 에미터 제조공정인 열산화법을 사용하지 않았기 때문에 공정이 단순화될 뿐만 아니라 열처리에 의한 팁의 손상을 막을 수가 있다. 또한, 필드 에미터를 제작하는데 필요한 시간을 단축할 수 있고, 게이트 절연층, 전극층 및 절연층을 증착시키는데 여러 방법, 예를 들어 화학증착, 플라즈마 화학증착등 증착방법에 제약을 받지 않기 때문에 성능이 뛰어난 소자를 제작할 수 있다.

또한, 본 발명의 방법은 갤륨비소팁, 금속팁등의 3극 필드 에미터를 제조하는데도 사용될 수 있다.

Claims (3)

1. 기판 상부에 제 1 포토레지스트층을 코팅한 후, 제 1 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 상기 마스크 패턴 하부의 기판의 소정부분을 식각하여 팁을 형성하는 단계와, 상기 팁 상부에 제 2 포토레지스트층을 코팅한 후, 제 2 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 전체구조 상부로부터 절연층과 게이트 전극층을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 절연층 상부에 제 3 포토레지스트층을 코팅한 후 소정의 제 3 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 상기 마스크 패턴 하부의 게이트 전극층과 절연층을 순차적으로 식각하는 단계를 포함하는 자기 정열법에 의한 3극 필터에미터 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 전체구조 상부로 부터 절연층과 게이트 전극층을 순차적으로 증착하는 단계는 화학증착, 플라즈마 증착, 스퍼터링 증착 및 이온 플레이팅 증착을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 정열법에 의한 3극 필터에미터 제조방법.
3. 기판 상부에 제 1 포토레지스트층을 코팅한 후, 제 1 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 상기 마스크 패턴 하부의 기판의 소정부분을 식각하여 팁을 형성하는 단계와, 상기 팁 상부에 제 2 포토레지스트층을 코팅한 후, 제 2 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 전체구조 상부로부터 절연층을 형성하는 단계와, 상기 절연층 상부에 제 3 포토레지스트층을 코팅한 후 소정의 제 3 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 전체구조 상부로부터 게이트 전극층을 형성하는 단계와, 상기 제 3 마스크 패턴과 그 상부의 게이트 전극층과 그 하부의 절연층을 순차적으로 식각하는 단계를 포함하는 자기 정열법에 의한 3극 필터에미터 제조방법.